Remoção de contaminantes nitrogenados e sulfurados de cargas modelo de óeo diesel: estudo do adsorvente

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Tipo do documento:	Dissertação
Título:	Remoção de contaminantes nitrogenados e sulfurados de cargas modelo de óeo diesel: estudo do adsorvente
Título(s) alternativo(s):	Nitrogen and sulfur compounds removal from diesel model solutions: adsorbent evaluation
Autor:	Silva Junior, Paulo Ferreira da
Primeiro orientador:	Zotin, Fatima Maria Zanon
Primeiro coorientador:	Figueiredo, Marco Antonio Gaya de
Primeiro membro da banca:	Caldas, Jorge Navaes
Segundo membro da banca:	Pinto, Ricardo Rodrigues da Cunha
Terceiro membro da banca:	Gil, Rosane Aguiar da Silva San
Resumo:	A preocupação com o meio ambiente deve fazer parte da rotina de uma indústria de petróleo e derivados. A presença de compostos heterocíclicos em correntes de diesel motiva a sua remoção, pois além do aspecto ambiental, esses compostos podem interferir no desempenho de processos de hidrotratamento (HDT). A adsorção é uma das opções para minimizar esse problema. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar o adsorvente comercial mais adequado através de um estudo cinético realizado em tanque agitado e suportado por alguns ensaios de equilíbrio. Foi dada ênfase preferencial à remoção de compostos nitrogenados, sendo avaliada a remoção de compostos sulfurados nos adsorventes mais promissores. Foram selecionados, como adsorventes comerciais, as argilas bentoníticas TCO 626G (Süd-Chemie) e F-24 (Engelhard), a γ-alumina CCI (Süd-Chemie), a sílica-alumina SIRAL 40 (Sasol) e a zeólita Y ultraestável USY (cedida pelo CENPES-Petrobras). Na composição do óleo diesel modelo encontra-se quinolina, carbazol e benzotiofeno, com n-hexadecano como diluente. A caracterização destes adsorventes incluiu análise química por fluorescência de raios X, análise estrutural por difração de raios X, análise textural por fisissorção de N2, análises de acidez por termodessorção de amônia (TPD de NH3) e por espectroscopia no infravermelho de piridina adsorvida. Os estudos cinéticos mostraram que a quinolina é adsorvida rapidamente, principalmente na zeolita USY, que apresentou a maior capacidade adsortiva. Observou-se que a ordem decrescente de melhor adsorvente seguiu a mesma ordem da quantidade de sítios ácidos encontrada por TPD-NH3. Nos estudos cinéticos com carbazol, a zeólita USY também foi o melhor adsorvente. Não houve acordo com relação a acidez, o que se esperava uma vez que se trata de um composto nitrogenado não básico. A presença de carbazol e quinolina na mesma solução, não alterou o desempenho da cinética de remoção de ambos, indicando que provavelmente não estão competindo pelos mesmos sítios de adsorção. Quando foi introduzido um composto sulfurado no sistema, a zeólita se manteve como o melhor adsorvente, a quinolina continuou sendo eficazmente removida, mas a remoção de carbazol sofreu alguma interferência que pode indicar a competição das moléculas pelo mesmo sítio. Nos estudos com carga real de óleo diesel, ao contrário do observado para as cargas modelo, a TCO 626G mostrou-se mais efetiva na remoção de compostos heterocíclicos que a USY. O modelo cinético proposto ajustou adequadamente as curvas e as isotermas de adsorção para quinolina e carbazol, relativas a USY e a TCO 626G, foram melhor ajustadas pelo modelo de Freundlich
Abstract:	Environmental concern is part of the routine of the oil industry. The presence of heterocyclic compounds in diesel cuts induces its removal, because beyond the environmental aspects, those compounds can interfere on hydrotreatment process (HDT) performance. Adsorption process is one of the options for the removal of these heterocyclic compounds to minimize this problem. In this context, the objective of this work was to study the most suitable commercial adsorbent by a kinetic study realized in stirred tank supported by a few equilibrium experiments. We gave emphasis to the nitrogen compounds removal and the most promising adsorbents were also evaluated in terms of the removal of sulfur compounds. The selected adsorbents included commercial ones, bentonitic clays TCO 626G (Süd-Chemie) and F-24 (Engelhard), n γ-alumina CCI (Süd-Chemie), a silica-alumina SIRAL 40 (Sasol) and an ultrastable zeolite Y - USY (given in by CENPES-Petrobras). Quinoline, carbazole and benzothiophene were used in the composition of the "diesel model solution", with n-hexadecane as diluent. The characterization of these adsorbents included chemical analysis by X-ray fluorescence, structural analysis by X-ray diffraction, textural analysis by N2 fisisorption, acidity analysis by temperature programmed desorption of ammonium (TPD-NH3) and infrared spectroscopy of adsorbed pyridine. The kinetic studies showed that quinoline is quickly adsorbed mainly on the USY zeolite, which presented the largest adsorptive capacity. It was observed that the adsorbents capacity depended on the number of strong acid sites found by TPD-NH3: the larger the number of strong acid sites, the better the adsorbent. Concerning kinetic studies with carbazole, USY zeolite was also the best adsorbent. There was no agreement in relation to the acidity, and it was already expected once it is a compound that presents no basicity. The presence of carbazole and quinoline in the same solution didn't alter their kinetic removal performances, probably indicating that they did not compete for the same adsorption sites. When a sulfur compound was introduced in the system, the zeolite remained the best adsorbent, the quinoline was still efficiently removed, but the carbazole removal suffered some interference that might indicate a competition of the molecules for the same adsorption sites. In the studies with real diesel loads, unlike observed for the model solution, TCO 626G was found more effective in heteroatoms removal than USY zeolite. The proposed kinetic model adjusted the curves appropriately and the adsorption isotherms for quinoline and carbazole, related to USY and TCO 626G were better adjusted by Freundlich isotherm model
Palavras-chave:	Adsorption nitrogen compounds sulfur compounds diesel stirred tank Adsorção compostos nitrogenados compostos sulfurados diesel banho agitado
Área(s) do CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma:	por
País:	BR
Instituição:	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição:	UERJ
Departamento:	Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação:	SILVA JUNIOR, Paulo Ferreira da. Remoção de contaminantes nitrogenados e sulfurados de cargas modelo de óeo diesel: estudo do adsorvente. 2007. 152 f. Dissertação (Mestrado em Processos Químicos e Meio Ambiente) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2007.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11959
Data de defesa:	30-Jan-2007
Aparece nas coleções:	Mestrado em Engenharia Química

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